复合材料对砷污染土壤稳定化处理及机理研究

通过投加FeS、电石渣、菌渣及其复配组合对砷污染土壤进行稳定化处理,根据稳定效率对稳定材料进行筛选,并分析处理前后土壤中砷的生物有效性、赋存形态及土壤物相成分,探索稳定机理.结果表明:单因素实验中,FeS对砷的稳定效率最高,当FeS投加量为n(Fe)/n(As)=20时,砷的稳定效率达84.69%;复配实验中,FeS投加量为n(Fe)/n(As)=15,电石渣投加量为0.5%(质量分数),菌渣投加量为6%(质量分数)时,砷的稳定效率高达90.53%.机理研究表明:稳定处理后,土壤中有效态砷和有机体内砷的可给量分别降低80.14%和92.86%;土壤中易溶态砷占总砷的比例降低了18.61%,铁型砷和钙型砷占总砷的比例分别提高了10.36%和5.81%,易溶态砷主要转化为铁型砷和钙型砷;稳定处理后土壤中矿物成分新增了Ca Al_2Si_2O_8·4H_2O(斜方钙沸石)、Ca_3Fe_4(AsO_4)_4(OH)_6·3H_2O(菱砷铁矿)、Fe_2(AsO_4)(SO_4)OH·5H_2O(砷铁矾矿)、(Al,Fe~(3+))_3AsO_4(OH)_6·5H_2O(砷铁铝矿)4种矿物,稳定处理使土壤中的砷生成了难溶性铁-砷、钙-砷矿物质.     

鸟粪石沉淀法处理鸡粪发酵沼液的试验研究

鉴于北京某养鸡场鸡粪发酵沼液氨氮浓度高的特点,采用了鸟粪石沉淀法对其进行处理。采用单因素和响应面实验的方式优化反应条件。通过单因素实验确定p H=10.0~10.5,n(Mg2+)∶n(NH+4)∶n(PO3-4)=1.3∶1∶1.1,反应时间为20 min,转速为300 r/min时,氨氮去除率最高,达到75.79%,通过响应面实验对所得最佳反应条件进一步优化,得出当p H=10.57,n(Mg2+)∶n(NH+4)∶n(PO3-4)=1.27∶1∶1.12时,氨氮去除率为75.81%。SEM及XRD分析表明沉淀主要成分为磷酸铵镁。     

基于阴离子粘土去除地热水中多种有害组分

利用一种以阴离子粘土(焙烧后水铝钙石、水氯铁镁石、水滑石)为填充材料的净水反应柱,对云南龙陵邦腊掌水热区大沸泉中的氟、砷、硼等多种有害组分进行动态吸附实验,寻找去除效果最佳的阴离子粘土类型及配比,使其达到生活饮用水卫生标准;分析地热水中其它阴离子间的竞争吸附作用和对氟、砷、硼去除效率的影响;并探究柱实验去除效果的影响因素。实验结果表明:反应柱填充材料的最佳阴离子粘土配比为水铝钙石∶水氯铁镁石∶水滑石=20.0 g∶1.5 g∶10.0 g,反应后氟、砷、硼的去除率均可达88%以上,且达到饮用水标准;地热水中的SO_4~(2-)、HCO_3~-/CO_3~2-表现出较强的阴离子间竞争吸附能力,可大大降低阴离子粘土对氟、砷、硼的去除效率;反应柱的净水效果受渗流速率和反应柱尺寸等因素的影响,净水渗流速率越小和渗流长度越长,净水效果越好。     

化学沉淀法去除稀土湿法冶炼废水中钙与高浓度氨氮研究

离子型稀土湿法冶炼过程中会产生大量氨氮废水,由于废水中含有大量Ca2+,而Ca2+是影响磷酸铵镁沉淀法脱氮效率的重要因素.向废水中投入Na2CO3固体生成CaCO3沉淀物,去除废水中的Ca2+,再利用磷酸铵镁(MAP)沉淀法去除废水中的氨氮.实验采用响应面实验设计方法中的中心复合设计法,利用响应面分析法对磷酸铵镁沉淀法反应参数进行优化,得到最优反应条件及最优反应条件下沉淀产物.利用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)对最优反应条件下两种沉淀物进行分析.结果表明,当n(Ca2+)∶n(CO23-)=1∶1.05,搅拌速率为1 500 r.min-1,反应时间为30 min时,Ca2+去除率接近100%;对除钙后废水进行磷酸铵镁法脱氮处理的最优反应条件为:pH=9.03,n(Mg)∶n(N)=1.20,n(P)∶n(N)=1.1,反应时间为30 min,搅拌速率为1 000 r.min-1,氨氮去除率达到95.40%,剩余总磷浓度为5.65 mg.L-1;沉淀物分别为纯净的CaCO3及MgNH4PO4.6H2O.     

海水和苦卤水作为廉价镁源对尿液废水中磷去除的影响

镁源已经成为尿液废水鸟粪石沉淀法的主要成本之一。探索以海水和苦卤水作为廉价镁源的可行性。在优化pH值、n(Mg)∶n(P)、搅拌转速、反应时间和沉降时间等条件后,海水和苦卤水作为镁源均可实现磷的高效去除。海水中镁的利用率为98%,n(Mg)∶n(P)为1即可去除96%的磷,但是沉淀产物中存在碳酸镁钙杂质。苦卤水中镁的利用率仅为75%,n(Mg)∶n(P)为1. 5时可实现98%的磷去除,并且鸟粪石纯度更高。苦卤水中镁浓度更高使得其投加量仅为海水的5%,因此可作为一种更适宜的廉价镁源。     

德兴含铜埃达克质斑岩的地球化学特征、成因及地质意义

德兴斑岩铜矿位于扬子地块江南隆起带东缘,含矿斑岩类型为花岗闪长斑岩。岩石主矿物组合为斜长石(中长石、更长石)+石英+钾长石+角闪石+黑云母,常见副矿物为磁铁矿、磷灰石、榍石、钛铁矿和锆石。斑岩主量元素具有高硅(SiO2=63.59%)、高铝(Al2O3=15.54%)、低镁(MgO=2.2%)的特征,岩石富钾贫钠(K2O=3.06%;Na2O=3.67%),高K2O/Na2O(0.89)比;ALK=6.66%,A/CNK=1.086,σ=2.18,A.R=2.07,显示岩石为弱过铝质高钾钙碱性系列;稀土元素特征表现为轻稀土富集(121.81×10-6),重稀土亏损(8.8×10-6),具有较大的LREE/HREE比值(13.93);微量元素表现为富集大离子亲石元素LILE(Rb、Ba、La、Sr)和亏损高场强元素HFSE(Nb、Ta、Y),具低Y(11.21×10-6)和Yb(1.23×10-6)含量特征,有较高Sr/Y(57.29)、La/Yb(28.93)比值,具较高的87Sr/86Sr比值(>0.7040),弱的负Eu异常(δEu=0.91),以及负εNd值等特征,表明德兴花岗闪长斑岩为"C"型高钾钙碱性埃达克岩,埃达克岩浆来源于活动陆缘加厚下地壳的部分熔融。     

水稻不同生育期根际及非根际土壤砷形态迁移转化规律

选取湖南某矿区污染稻田土,以盆栽试验的方式,采用美国TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)和砷形态分析分级测定法,研究了水稻(Oryza sativa L.)各生育期(分蘖期、拔节期、孕穗期、灌浆期、成熟期)根际和非根际土壤中砷的赋存形态及转化规律.结果表明:1随着水稻生育期的延长,根际及非根际土壤p H值和砷TCLP提取态含量均逐渐上升,且非根际土壤p H值和砷TCLP提取态含量均高于同时期根际土壤.2水稻各生育期根际和非根际土壤中交换态砷(AE-As)含量均低于水稻种植前,并随着水稻生育期的延长逐渐上升.与水稻种植前相比,铝型砷(Al-As)、铁型砷(Fe-As)和钙型砷(Ca-As)含量在水稻种植后逐渐上升,但并不显著.残渣态砷(O-As)和总砷(T-As)含量在水稻种植后逐渐下降,在根际土壤中下降了37.30%和14.69%,在非根际土壤中分别下降了31.38%、8.67%.3在水稻不同生育期,土壤中各形态砷含量均表现为:残渣态铁型砷铝型砷钙型砷交换态砷.在p H值为5.0~5.8的范围内,各砷形态和砷TCLP提取态含量与p H值之间大都呈极显著或显著正相关,但根际土壤中钙型砷与p H值的相关关系较差.     

摩尔配比对MAP沉淀法回收模拟废水中磷的影响

以磷浓度50mg/L的实验室模拟废水为研究对象,考察了以鸟粪石(MAP)形式回收磷的最佳摩尔配比,并借助X-衍射(XRD)对不同摩尔配比条件下得到的沉淀物进行分析。试验结果表明,在pH=9.5时,以鸟粪石形式回收磷的最佳Mg:N:P=4:1.6:1。对沉淀物的XRD分析发现,在pH=9.5,当固定Mg:P=1.6时,N:P=1时沉淀物中基本不含MAP,当N:P=2时,生成的沉淀物中混有少量的副产物Mg(3PO)42,当N:P2时则生成较纯的MAP;当固定N:P=4时,Mg:P=2是生成较纯的MAP的临界值,超过此比例则生成副产物Mg(3PO)42;当反应按照理论配比投加氨氮和镁盐时,所得产物基本不是MAP,而是副产物Mg(3PO)42。故鸟粪石沉淀结晶反应中应尽量提高氨氮配比,并避免投加过量的镁盐,以保证回收产物的纯度。     

湘东北地区石蛤蟆花岗岩体SHRIMP U-Pb年龄及地球化学特征

分布于湖南东北部的石蛤蟆岩体侵位于新元古代地层中。由微细粒斑状黑云母花岗闪长岩和细粒斑状黑云母二长花岗岩等两期侵入体组成。通过锆石SHRIMP U-Pb法测得岩体侵位年龄为157±2 Ma(2σ),MSWD=0.98,成岩时代为晚侏罗世。SiO2=68.26%～68.53%,K2O/Na2O=1.37～1.59,岩石属镁质、准铝质-微过铝质、高钾钙碱性-钾玄岩系列;岩石明显富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,Rb/Sr较低(0.40～0.56);ΣREE较高(171.48～183.81),Eu为弱负异常(δEu=0.86～0.93),(La/Yb)N=27.11～45.87;具较高的εNd值(-5.11)和高T2DM(1.63 Ga)。综合研究表明,石蛤蟆花岗岩为混合源高钾钙碱性花岗岩类(KCG),其花岗岩浆有大量幔源物质加入。讨论认为岩体形成于构造体制转换下的地球动力学背景,是造山晚期张弛作用下的产物。     

钙的置换引起石榴石结构变化的证据

<正> 过去有关石榴石结构的工作都集中在不同的固溶体系列的端元组份,特别是镁铝榴石(Mg_3 Al_2 Si_3O_(12))和钙铝榴石(Ca_3 Al_2 Si_3 O_(12))上,而对具有过渡组成的石榴石结构所做的工作甚少。Novak和Gibbs(1971)研究了多种石榴石,但是他们的大多数样品都含有两种以上的二价阳离子,这就不可能推导出任何有关单个固溶体系列的有用的结果。 首次对一个完全的固溶体系列进行观察的尝试是由Newton等(1977)进行的。他们考察了镁铝榴石-钙铝榴石固溶体系列的合成石榴石的热力学,这就需要测定作为组成函数的晶胞边长。这个工作产生的     

锑砷钙渣的应用

有色冶炼产生的锑砷钙渣在玻璃瓶生产中的应用 ,理论和实践证明 :用锑砷钙渣代替白砒是可行的。     

鸟粪石结晶法回收氨氮影响因素的研究

为了预处理化工厂的高氨氮废水,采用向废水中投加Na2HPO.412H2O和MgCl.26H2O生成磷酸铵镁(鸟粪石)的方法,以去除其中的高浓度氨氮同时获得缓释肥鸟粪石。试验以模拟氨氮废水为研究对象,研究了鸟粪石结晶法回收氨氮的影响因素:反应时间、氨氮初始浓度、pH值、磷酸盐与镁盐投加量对高氨氮废水的去除效果,然后进行不同影响因素的试验,确定了氨氮去除的最佳工艺条件。研究结果表明,鸟粪石结晶法回收氨氮的最佳工艺条件为:反应时间10 min,pH值为9,NH4-N:PO4-P:Mg摩尔比为1:1.05:1.15,NH4-N、PO4-P与Mg的去除率分别为91.52%、99.58%与90.52%;残余浓度分别为90.87、4.96与174.1 mg/L,加入的磷几乎全部回收,无二次污染。预处理的废水进入污水处理厂进一步深度处理。     

海水MAP法去除N、P废水实验研究

海水中富含大量的镁盐,利用镁盐和废水中的氮、磷生成白色的磷酸铵镁沉淀,可以实现废水中氮磷的脱除。本研究首先测出海水中镁的含量,然后根据镁含量设计正交试验开展研究。实验结果表明,对于废水中氮元素的去除,时间因素的影响程度较大,对于废水中磷元素的去除,pH值的影响程度较大;当pH=9.5,n(Mg2+):n(NH4+):n(PO34-)=1.3∶1∶1.08,反应时间为60 min时,氮磷的去除率可以达到63.01%和95.39%。因此,利用海水中的镁盐,去除废水中的氮磷元素,可以实现海水资源的有效利用,同时,可以提高去除氮磷的效率,降低废水处理的费用。本研究可实现氮磷废水处理的同时,实现海水资源化利用。     

铁基硅盐对土壤环境镉砷赋存形态及转化影响

为探明铁基硅盐对土壤镉砷赋存形态影响及各形态间转化规律,采用室内长期淹水培养吸附实验,研究不同比例铁硅材料对土壤离子态镉砷活性影响;筛选适宜铁基硅盐(FS)配比同时添加腐殖酸(FSC)和金属氧化物(FSCa),明确复配处理土壤中镉砷分级形态转化程度.结果显示,铁:硅比值增加10%,土壤pH值平均降低0.35;F₂-S₈处理土壤离子态镉降幅71%;F₁₀-S₀处理土壤离子态砷降低59.9%,离子态镉砷含量与硅酸盐-铁盐施用量互呈反比;处理F₄-S₆和F₆-S₄之间镉、砷钝化率产生交点,约为25%~30%.土壤中镉主要以可溶态为主,占比58%;砷主要以铁铝氧化态和钙结合态为主,占比40%和23%.铁硅比例为5:5或5.5:4.5左右复配能有效将铝结合态砷和铁铝氧化态砷转变为钙结合态砷和残渣态砷,可溶态镉转化为碳酸盐结合态镉以及铁锰氧化态镉,同步降低土壤中镉砷的活性.     

砷酸钙化合物的溶解度及其稳定性随pH值的变化

通过混合沉淀和溶解实验详细研究了pH值和Ca/As摩尔比对石灰沉淀法处理高浓度含砷废水的影响.沉淀后溶液中的As浓度随pH值的变化趋势与混合液的Ca/As摩尔比有关,在Ca/As=1·50和1·67时,沉淀后溶液中的As浓度在pH=7附近达到最低,然后随pH值的升高而呈现出增大的趋势;在Ca/As=2·00和4·00时,沉淀后溶液中的As浓度随pH值的升高而降低,且2种Ca/As摩尔比条件下的实验结果基本一致.混合沉淀过程中生成的砷酸钙化合物的组成与结构取决于溶液的Ca/As摩尔比和pH值.在低pH值和低Ca/As摩尔比条件下形成的沉淀物要比在高pH值和高Ca/As摩尔比条件下形成的沉淀物的颗粒要大,而且结晶程度要好.在Ca/As摩尔比为1·0~4·0和不同pH值条件下,主要生成Ca_3(AsO_4)_2·3H_2O、Ca_3(AsO_4)_2·2·25H_2O、Ca_5(AsO-4)_3OH和Ca_4(OH)-2(AsO_4)2·4H_2O,溶度积分别等于10~(-21·14)、10~(-21·40)、10~(-40·12)和10~(-27·49).     

鸟粪石沉淀法处理氨氮废水的影响因素及其产物性质研究

从废水中氨氮的资源化回收角度出发,通过试验研究了鸟粪石沉淀法的影响因素及其产物性质,结果表明:选取MgCl2与Na2HPO4分别作为镁源和磷源时,氨氮去除率可达90%;鸟粪石沉淀法处理氨氮废水的主要影响因素依次为pH值、N∶Mg摩尔比、初始氨氮浓度、N∶P摩尔比;对不同pH值条件下的试验产物进行的显微镜观测、电镜扫描和XRD衍射分析表明,在pH值为8～10时,其产物为斜方形结构的磷酸铵镁晶体。     

砷污染地下水的原地处理

砷的化合物污染砂砾蓄水层地下水。从1971年到1975年,污染的地下水的砷浓度和范围减少,而游离溶解氧含量增加。地下水中高浓度砷(>1mg/1)的出现,与这种“还原”水的典型特征即负的Eh(氧化还原电位,下同)值和高浓度的溶解性铁(1971,>140mg/1)有关系。当划分一个砷的稳定度区域图时,比较高的砷值(>1mg/1)正好与三价砷类的区域重合,而比较低的砷值(<0.lmg/1)与五价砷类的区域相符。所以,它能推断出氧气供应的改善,应该加速天然沉淀过程。向17眼井和测压管中投入29,000公斤高锰酸钾(KMnO_4),使可溶性的三价砷类氧化成五价砷类,它成为 FeAsO_4或Mn_3(AsO_4)_2沉淀,或者与氢氧化锰〔Mn(OH)_2〕和氢氧化铁〔Fe(OH)_3〕生成共沉淀。     

榍石+磁铁矿+石英组合在花岗岩类中的意义

钙铁辉石+钛铁矿+氧=榍石+磁铁矿+石英这一平衡在区分相对氧化花岗岩类和相对还原花岗岩类方面具有重要意义。该平衡的表达式为: logfo_2=-30930/T+14.98+0.142(P-1)/T 式中T为温度(单位:K),P为压力(单位:bar)。花岗质深成岩体中富钙铁辉石的单斜辉石和钛铁矿的产出,意味着氧逸度类似于铁橄榄石稳定所需的氧逸度。当榍石+磁铁矿+石英组合与具有中等或高的Mg/(Mg+Fe)此值的单斜辉石或角闪石一起产出时,就意味着岩石具有相对高的氧逸度。象内华达山脉岩基那样的环太平洋中生代岩基,都是在氧逸度比同源的大陆碱性岩基(如派克斯峰岩基)高得多的情况下结晶的。     

贵州施秉白云岩喀斯特区水化学和溶解无机碳稳定同位素特征

对贵州施秉白云岩喀斯特世界自然遗产地49个水点进行采样,分析地表水和地下水水化学特征及控制因素,并探讨溶解无机碳(DIC)稳定同位素的分布特征和来源.结果发现,研究区地表水和地下水p H值呈中性到碱性,溶解质较低,水中阳离子以Ca2+、Mg2+为主,阴离子以HCO-3为主,水化学类型为重碳酸-钙镁型(HCO3-Ca·Mg).北部上游页岩分布区外源水水中Cl-、NO-3、SO2-4的比重相对白云岩区喀斯特水水点的高,Si的含量也明显高于白云岩地区喀斯特水;外源水的SIc和SId值为负,而流经白云岩区后均大于0.水化学数据表明研究区水化学受降水和人为活动影响很小,Gibbs图显示水中离子组成主要受岩性的控制.研究区喀斯特地表水中δ13CDIC值变化范围为-8.27‰~-11.55‰,平均为-9.45‰,地下水的δ13CDIC值范围为-10.57‰~-15.59‰,平均为-12.04‰,地表水δ13CDIC值比地下水偏重.DIC的δ13CDIC值在杉木河支流上整体表现为河流上游相对于下游偏轻,而杉木河干流上河水DIC的δ13CDIC值的变化则比较复杂.根据同位素质量平衡,利用DIC的δ13CDIC实测值,计算了喀斯特区地下水DIC来自土壤CO2和白云岩矿物溶解的比例,计算结果为51.2%来自于土壤CO2,矿物本身的贡献约为48.8%.     

二氧化锰对水中As（V）的吸附作用研究

通过实验研究了初始砷浓度和pH值对二氧化锰吸附As（V）的影响。结果表明,二氧化锰对砷的吸附与pH有关,pH=2～6的弱酸性条件下,二氧化锰吸附砷的能力较强。当pH=2～4时,砷的吸附效率随pH的增加而减小,pH=4～6,吸附效率随pH的增加而增加。在低初砷浓度（0．01～1mmoL／L）和相同pH条件下,吸附效率随砷浓度的增加而减小;当pH=3、pH=7和pH=12时,吸附等温线都可以用Freundlich公式来进行拟合,相关系数R^2〉0．96。